冷渣器的设计与运行

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第九章 冷渣器的设计与运行

国内几家引进技术的制造厂设计上均是采用风水联合冷渣器。从几年来CFB 锅炉在国内的运行情况看，都出现一些问题。主要原因是国内煤的破碎粒度太大，造成风水联合冷渣器内超温、结渣、堵塞、磨损，排渣困难，用户要求解决问题的呼声很大，制造厂迫切需要拿出一个解决方案。为此，经与几家制造厂商定，设立CFB 锅炉冷渣器技术攻关课题，共同调研分析国内CFB 锅炉冷渣器运行情况，集中国内各单位CFB 锅炉专家的智慧，找出影响运行的原因，提出解决方案，使CFB 锅炉更好地为国家经济建设服务。

9.1 几种常用的典型冷渣器

目前国内按引进技术设计的几种典型冷渣器为HG 型风水联合冷渣器，SG 型风水联合冷渣器，DG 型风水联合冷渣器。前两种冷渣器在二、三室之间设有隔墙，流化渣从隔墙溢流到下一个仓室，故又称溢流式，后一种DG 型风水联合冷渣器各室之间也有隔墙，但在隔墙的底部左侧或右侧设有流渣口，渣流呈S 形，又可称为迷宫式。此外，还有滚筒式冷渣机，钢带风冷式冷渣器，气垫床冷渣机和射流床冷渣器。钢带风冷式冷渣器为进口产品，价格较高，目前只有徐州贾旺电厂使用。

下面分别对几种型式冷渣器给予详细说明。 9.1.1 HG 型风水联合冷渣器

HG 型风水联合冷渣器通过锥型阀或L 阀与锅炉本体相连，通过调节锥型阀或L 阀来控制排渣量，其结构见图9-1。

通常每台锅炉装有两台风水联合式冷渣器，当后墙给煤时，它们位于炉前。冷渣器呈矩形，内衬耐磨、耐火材料，共分三个室，第一室没有布置受热面，主要是利用流化风冷却热渣，并起到一个缓冲的作用，以便从炉膛排出的渣在这里经过缓冲以后能沿冷渣器宽度方向均匀分配，确保冷却效果。第二、三室装有蛇形管束，一、二室相

通，二、三室由风冷隔墙隔开，冷渣器底部有布风板和风箱。每台冷渣器有一个进渣管，位于第一室侧面；在第三室后面有一个排渣口和一个返料口，排渣口与排渣系统相连接，

返料口与

图9-1 HG 型风水联合冷渣器

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炉膛相连。

当炉膛下部床压升高时，底渣通过炉膛前墙底部的两个出渣口从侧面进入冷渣器第一室内，在流化风的作用下，首先在第一室内得到冷却，再经过第二室翻过隔墙溢流到第三室，底渣不断被风和水冷管束冷却，冷却到150 ℃以下的底渣再溢流到排渣口，进入排渣系统；流化空气及所携带的细灰通过返料管重新送回炉膛。

冷渣器通过构架支在零米地面上，与炉膛的膨胀差是通过安装在进渣管及返料管中间的膨胀节来解决的。

该种形式的冷渣器的优点是：对煤种的适应性强，在运行时，冷渣器内存有大量的冷渣，可承受大量热渣涌入造成的热冲击；通过溢流的方式排渣，当进渣量增加时溢流量也增加，进渣量减少时溢流量也随之减少，运行稳定；采用30~40℃的Ⅱ级除盐水和冷风作为冷却介质，可获得较大的传热温差，采用埋管式受热面，传热系数可达200 W/m 2 K 以上；单台冷却能力可达20~30 t/h ；采用较低的流化速度(≤1 m/s)，埋管受热面的磨损较轻，可运行一个大修周期，运行维护量小。

9.1.2 SG 型风水冷流化床冷渣器(FBAC)

对于较大容量和燃料灰分较高的锅炉，上锅采用风水冷流化床冷渣器(FBAC)，见图9-2。风水冷流化床冷渣器内部由2个冷却仓组成，其上设有一个装有ACV 阀的进渣口、一个溢流排渣管和一个排气口。炉膛排出的热渣由ACV 阀控制调节进入FBAC 的第一个冷却仓，在第一个冷却仓前部留有足够的空间(称为平衡室)使热渣均匀地通过水冷管束。

每个仓中布置有水冷管束，仓与仓之间用分隔墙隔开，固体颗粒溢墙均匀地进入下一个冷却仓，在每个仓有管束和没有管束的区域均有其独立的布风装置，布风装置为钢板式结构，在布风板上布置有“T ”型风帽，运行时，通过各自独立的配风风管风量的调节来保证冷渣器的冷却效果。冷渣通过设在第二冷却仓的溢流排渣口排出，每一个冷却仓布风板上还设有检修用排渣口。

根据具体情况，管束内冷却水可以是给水，也可以是凝结水。

9.1.3 DG 型风水联合冷渣器

图9-2 SG 型风水冷流化床冷渣器(FBAC)

图9-3 DG 型风水联合冷渣器

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DG 型选择性流化床冷渣器简图见图9-3。床底大渣通过位于每个侧墙上的排料管输送到选择性排灰冷渣器，每个冷渣器配一个排渣口和一个进渣管，在每个进渣管上布置有导向风帽，通过风帽的定向布置来保证渣从炉膛至冷渣器顺利输送，进渣管所需空气由“J ”阀回料风机提供。

冷渣器分为3个小室，沿渣走向分别为选择室和冷却室，各小室分别有各自独立的布风装置。选择室尚有部分燃烧，流化速度设计较高，防止结渣。每个小室用分隔墙隔开，在进入下一个小室之前，固体绕墙流过，延长了停留时间，冷却效果好，大渣温度可控制在200 ℃以下。所有空气均来自一次风机出口的冷(热)风道。

冷渣器布风装置为钢板式，在布风板上布置有“Γ”型导向风帽。选择室的排气从炉膛侧墙单独引回炉膛，冷却室排气在隔墙顶部附近排出，从炉膛侧墙返回炉膛。

冷渣器中设置有事故自动喷水系统，用于紧急状态下的灰冷却，系统水源为：0.35~0.42 MPa ，水温小于33 ℃。

以上三种冷渣器均为目前在国内大容量循环流化床锅炉上应用得比较多的流化床型冷渣器，它们的主要优点在于：没有任何机械传动部件，有效地避免了机械传动部件在高温固体工作环境下容易出现的磨损和卡涩现象，并且冷却能力也较大，另外可以有效地将大渣里面所夹带的细的颗粒重新送回炉膛，提高碳的燃尽度和石灰石的利用率，并还可以将大渣的物理显热有效回收，提高整个机组的经济性。在正确运行的条件下，可以确保锅炉连续稳定运行。但是它也有不足之处，一方面是对燃料入炉粒度的要求比较高，如果燃料入炉粒度偏大，由于采用流化冷却的原理，势必影响到冷渣器里面渣的流化，从而容易带来结焦现象，引起排渣不畅。其次如果在锅炉底渣量特别大的情况下，为了确保冷却效果，则采用的冷却风量必然较大，造成风帽及受热面的磨损。 9.1.4 气垫床冷渣机

气垫床冷渣机由深圳启皓科技公司开发，由衡阳启皓公司生产。气垫床冷渣机基本工作原理如图9-4所示。

气垫床冷渣机是应用喷泉床和空气斜槽原理对灰渣

进行冷却。特殊设计了气垫槽配送冷却风装置，在床内有效地建立温度梯度场，能迅速将进入冷渣机的高温炉渣吹散并冷却；它没有风帽，不会发生堵渣、结焦现象。与螺旋冷渣机、滚筒式冷渣机相比，没有机械转动部件，没有机械故障与安全隐患；与风水联合冷渣机相比，冷却效果好，又没有风帽，不存在堵渣、结焦和风帽磨损问题，灰渣流动更通畅，因此运行可靠性更高。

图9-4 气垫床冷渣机工作原理图